[发明专利]用于光学图像处理的二维全光负反馈系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于负反馈原理的光学图像处理技术，具体地讲，是一种用于光学图像处理的二维全光负反馈系统。

背景技术

目前，基于光学的反馈系统很多，主要集中在基于波前探测与波前补偿原理的自适应光学系统，基于激光谐振器原理的相干光反馈系统，以及基于探讨光折变晶体材料性质的全光反馈系统。

在基于波前探测与波前补偿原理的自适应光学系统中，反馈的实现是控制器利用波前探测结果调节反馈进行波前补偿，控制器输入信号实质是电信号，整个反馈回路是基于光-电-光转换完成；也有采用光寻址空间光调制器实现光信息的调制，不过此类系统中，光信息的传递是基于物理媒质的固有特性来实现，实质是光-物理媒质-光的传递过程，光的传输路径并未闭合；基于激光谐振器原理的反馈系统是利用反馈对谐振腔内光波的波长及波矢进行选择，以获取具有良好方向性与相干性的输出光信号；基于探讨光折变晶体材料性质的反馈系统中，主要是根据系统输出来分析晶体对相干光振幅或相位的影响。

现有的光学反馈系统中，基于光-电-光或者光-物理媒质-光的反馈系统实质是在反馈环路中引入了隔离信号，并非全光信号的闭环，且电信号的处理速度制约了系统整体工作速度；基于探讨光折变晶体材料性质的全光反馈系统与基于激光谐振器原理的相干光反馈系统输出的光信息体现系统材料特性或光路参数，并未直接应用于光学图像处理中。

发明内容

针对现有光学反馈系统的应用局限与不足，本发明提供了一种基于负反馈原理的相干光学图像处理技术，针对图像增强、图像传输以及微弱图像探测等应用的需求，提出了一种用于光学图像处理的二维全光负反馈系统，在保证波矢对齐的同时，实现全光反馈。

为了达到上述目的，本发明所采用的具体的技术方案如下：

一种用于光学图像处理的二维全光负反馈系统，其关键在于：包括用于实现相干光源与输入图像相加载的图像加载设备；用于实现输入光学图像信息与反馈光学图像信息相迭加的光信号迭加设备；用于实现输出光学图像信息放大的振幅放大设备；用于实现反馈衰减的振幅衰减设备；以及用于实现反馈支路光信号相位调节的相位调节设备；其中：

所述图像加载设备输出的光学图像信息作为光信号迭加设备的原始信号输入，所述相位调节设备输出的光学图像信息作为光信号迭加设备的反馈信号输入，所述光信号迭加设备输出的光学图像信息经过振幅放大设备后作为输出图像输出，同时，振幅放大设备输出的光学图像信息还经过振幅衰减设备送入所述相位调节设备中。

基于上述系统设计，振幅放大设备可以实现光学图像信息的放大，再通过振幅衰减设备同时实现反馈光学图像信息的获取和幅度衰减，利用相位调节设备对反馈光学图像信息的波前相位进行校正，最后通过光信号迭加设备将输入光学图像信息与反馈光学图像信息相迭加，整个闭环系统中，光学图像完全经过光路实现反馈迭加，反馈支路中的相位调节设备仅仅改变反馈光信号的相位，无光-电-光转换环节，该系统为全光负反馈结构，处理速度快，可以实现高速、并行、大容量的光学图像处理。

作为进一步描述，所述相干光源由氦氖激光器产生，并依次经过针孔滤波器和准直透镜进行光线准直，在所述准直透镜的后方设置有振幅型空间光调制器，该振幅型空间光调制器作为所述图像加载设备来加载输入图像，该振幅型空间光调制器输出的光学图像信息作为原始信号输入到第二分光镜中，在第二分光镜的输出方向依次设置有第一傅里叶透镜、光折变晶体以及第二傅里叶透镜，其中，第一傅里叶透镜的后焦面与第二傅里叶透镜的前焦面对齐，且在该对齐位置处安装所述光折变晶体，该光折变晶体作为所述振幅放大设备实现输出光学图像信息放大，在所述第二傅里叶透镜的输出方向设置有第三分光镜，该第三分光镜作为所述振幅衰减设备实现反馈衰减，在所述第三分光镜的透射方向获取输出图像，在所述第三分光镜的反射方向设置有相位型空间光调制器，该相位型空间光调制器用于获取反馈光学图像信息并作为所述相位调节设备实现反馈支路光信号的相位调节，在相位型空间光调制器的输出方向依次设置有第三傅里叶透镜和第四傅里叶透镜，相位型空间光调制器通过所述第三傅里叶透镜和第四傅里叶透镜后将反馈图像信息投射到所述第二分光镜中，利用第二分光镜作为所述光信号迭加设备实现输入光学图像信息与反馈光学图像信息的迭加。